Омыртқалыларда көздің эволюциясы

Адам мен басқа да омыртқалылардың көздері бір ғана жарыққа сезімтал мүшеден пайда болған, ол ерте хордалыларда басының жоғарғы бөлігінде орналасқан. Зерттеулер көрсеткендей, омыртқалылардың ата-бабалары сүзгіш өмір салтына көшкен кезде бастапқы көру қабілетін толық жоғалтқан. Кейінірек көру қажеттілігі туындағанда, эволюция бұл мүшені екі бөлікке бөліп, оларды бастың екі жағына жылжытты.

Жарыққа сезімтал жасушалардың түрлері

Жануарларда жарыққа сезімтал жасушалардың екі негізгі түрі бар: кірпікшелі және рабдомерлі. Кірпікшелі жасушаларда пигменттер өзгерген кірпікшелерде орналасады, ал рабдомерлі жасушаларда — жасуша мембранасының көптеген қатпарларында. Алғашқы ауызды жануарларда, мысалы, жәндіктер мен ұлуларда, көздер сыртқы қабықтан (эпидермис) түзіледі және тек рабдомерлі жасушалардан тұрады, ал кірпікшелі жасушалар тереңде, мида орналасады.

Омыртқалылар көзінің ерекшеліктері

Омыртқалыларда көздер теріден емес, эмбрионалдық мидың қабырғасынан түзіледі. Тор қабық — генетикалық «химера»: жарықты кірпікшелі таяқшалар мен сауытшалар қабылдайды, ал сигналды миға рабдомерлі нейрондар жеткізеді. Ұзақ уақыт бойы бір мүшеде екі түрлі эволюциялық желінің неге бірігетіні түсініксіз болды.

Көздің шығу тегін зерттеу

Бұл мәселені зерттеу үшін молекулалық филогенетика, палеонтология және анатомия деректері біріктірілді. Тышқандар мен ежелгі балықтардың (миногтардың) жеке жасушаларынан алынған РНҚ секвенирлеу нәтижелері талданды. Қазіргі тор қабық жасушалары мен эпифиз жасушаларының транскриптомдық профильдері салыстырылды — бұл кейбір қазіргі рептилиялар мен қосмекенділерде «үшінші көз» ретінде жұмыс істейтін эндокриндік мүше.

Эволюциялық кезеңдер

Шамамен 560 миллион жыл бұрын омыртқалылардың ата-бабалары түбінде тіршілік етуге көшіп, қорегін сүзу үшін лайға көмілген, бұл бүйір көздердің жоғалуына әкелді. Тек дара төбе мүшесі сақталып, ол суға бату тереңдігін анықтауға және күн мен түнді ажыратуға көмектесті. Бұл мүшеде жарыққа сезімтал екі түрлі жасуша болғанымен, олар тәуелсіз жұмыс істеді.

Кейінгі хордалылар белсенді жүзу мен аң аулауға оралғанда, эволюция көздерді эпидермис арқылы қайтадан қалыптастырған жоқ. Оның орнына, ортаңғы мидағы көру мүшесі екіге бөлініп, бастың екі жағына жылжып, тор қабықтың негізіне айналды, ал орталықтағы қалдығы эпифизге — шишковидті безге айналды. Осылайша, омыртқалылардың көздері ми тінінен қалыптасты.

Тор қабықтың қалыптасуы

Ежелгі төбе мүшесінде кірпікшелі және рабдомерлі жасушалар тәуелсіз жұмыс істеді. Толыққанды тор қабық түзілуі үшін эволюция олардың барлығын бір электрлік тізбекке біріктіруі керек болды. Бұл қызметті бұрын жұлын сұйықтығын кірпікшелерімен араластырған ежелгі моторлы жасушалар атқарды. Олардың ұрпақтары — биполярлы нейрондар — қазір таяқшалар мен сауытшалардан сигнал қабылдап, оны көру жүйкесіне жеткізеді.

Шишковидті бездің рөлі

Көздің туысы саналатын шишковидті без жарықты тікелей қабылдамаса да, көру сигналдарына жауап береді. Ол мелатонин гормонын шығарып, ағзаның тәуліктік ырғақтарын, ұйқы мен сергектік циклдерін реттейді.